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9.3: Filtros de paso alto

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    La tarea de un filtro de paso alto es justo lo contrario de un filtro de paso bajo: ofrecer un paso fácil de una señal de alta frecuencia y un paso difícil a una señal de baja frecuencia. Como cabría esperar, las versiones inductiva (Figura abajo) y capacitiva (Figura abajo) del filtro de paso alto son justo lo opuesto a sus respectivos diseños de filtro de paso bajo:

    02118.png

    Filtro capacitivo de paso alto.

    La impedancia del condensador

    La impedancia del condensador (Figura anterior) aumenta con la frecuencia decreciente. (Figura abajo) Esta alta impedancia en serie tiende a bloquear las señales de baja frecuencia para que no lleguen a cargarse.

    ii.PNG

    22029.png

    La respuesta del filtro capacitivo de paso alto aumenta con la frecuencia.

    02119.png

    Filtro de paso alto inductivo.

    Impedancia del inductor

    La impedancia del inductor (Figura anterior) disminuye con la frecuencia decreciente. (Figura abajo) Esta baja impedancia en paralelo tiende a cortocircuitar las señales de baja frecuencia de llegar a la resistencia de carga. Como consecuencia, la mayor parte del voltaje cae a través de la resistencia en serie R1.

    vcc.PNG

    22030.png

    La respuesta del filtro de paso alto inductivo aumenta con la frecuencia.

    Esta vez, el diseño capacitivo es el más simple, requiriendo solo un componente por encima y más allá de la carga. Y, nuevamente, la pureza reactiva de los condensadores sobre los inductores tiende a favorecer su uso en el diseño de filtros, especialmente con filtros de paso alto donde las altas frecuencias comúnmente hacen que los inductores se comporten de manera extraña debido al efecto de la piel y las pérdidas electromagnéticas del núcleo.

    Al igual que con los filtros de paso bajo, los filtros de paso alto tienen una frecuencia de corte nominal, por encima de la cual el voltaje de salida aumenta por encima del 70.7% del voltaje de entrada. Al igual que en el caso del circuito de filtro de paso bajo capacitivo, la frecuencia de corte del filtro capacitivo de paso alto se puede encontrar con la misma fórmula:

    12097 (1) .png

    En el circuito de ejemplo, no hay otra resistencia que la resistencia de carga, por lo que ese es el valor para R en la fórmula.

    Utilizando un sistema estéreo como ejemplo práctico, un condensador conectado en serie con el altavoz tweeter (agudos) servirá como filtro de paso alto, imponiendo una alta impedancia a las señales de graves de baja frecuencia, evitando así que esa energía se desperdicie en un altavoz ineficiente para reproducir tales sonidos. De igual manera, un inductor conectado en serie con el altavoz woofer (bass) servirá como filtro de paso bajo para las bajas frecuencias que el altavoz particular está diseñado para reproducir. En este sencillo circuito de ejemplo, el altavoz de rango medio se somete a todo el espectro de frecuencias de la salida del estéreo. A veces se utilizan redes de filtros más elaboradas, pero esto debería darte la idea general. También ten en cuenta que solo te estoy mostrando un canal (ya sea izquierdo o derecho) en este sistema estéreo. Un estéreo real tendría seis altavoces: 2 woofers, 2 medios y 2 tweeters.

    02120.png

    El filtro paso alto enruta las frecuencias altas al tweeter, mientras que el filtro de paso bajo enruta los bajos al woofer.

    Para un mejor rendimiento aún, nos gustaría tener algún tipo de circuito de filtro capaz de pasar frecuencias que se encuentran entre bajo (bajo) y alto (agudos) al altavoz de rango medio para que ninguna de la potencia de señal de baja o alta frecuencia se desperdicie en un altavoz incapaz de reproducir esos sonidos de manera eficiente. Lo que estaríamos buscando se llama filtro paso banda, que es el tema de la siguiente sección.

    Revisar

    • Un filtro de paso alto permite el paso fácil de las señales de alta frecuencia de la fuente a la carga, y el paso difícil de las señales de baja frecuencia.
    • Los filtros capacitivos de paso alto insertan un condensador en serie con la carga; los filtros inductivos de paso alto insertan una resistencia en serie y un inductor en paralelo con la carga. El primer diseño de filtro intenta “bloquear” la señal de frecuencia no deseada mientras que el segundo intenta cortocircuitarla.
    • La frecuencia de corte para un filtro de paso alto es aquella frecuencia a la que el voltaje de salida (carga) es igual al 70.7% del voltaje de entrada (fuente). Por encima de la frecuencia de corte, el voltaje de salida es mayor al 70.7% de la entrada, y viceversa.

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